Scheda programma d'esame
CHIMICA FARMACEUTICA E DEI PRINCIPI ATTIVI NATURALI
FEDERICO DA SETTIMO PASSETTI
Anno accademico2022/23
CdSSCIENZE DEI PRODOTTI ERBORISTICI E DELLA SALUTE
Codice274CC
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
CHIMICA FARMACEUTICA E DEI PRINCIPI ATTIVI NATURALI 1CHIM/08LEZIONI21
FEDERICO DA SETTIMO PASSETTI unimap
CHIMICA FARMACEUTICA E DEI PRINCIPI ATTIVI NATURALI 2CHIM/06LEZIONI21
VALERIA DI BUSSOLO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo studente che terminerà con successo il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza delle principali caratteristiche delle vie metaboliche discusse durante il corso, con particolare attenzione agli aspetti chimici e biosintetici. Inoltre, lo studente acquisirà conoscenze specifiche delle principali classi di composti naturali e loro analoghi, biologicamente attivi, e di interesse medicinale. 

 

Knowledge

The student who completes the course successfully will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to the metabolic pathways discussed throughout the course, with particular attention to their chemical and biosynthetic aspects. Moreover, he or she will acquire knowledge on many important classes of biologically active and medicinally or agronomically useful natural compounds, or their analogues. Lastly, beyond the mere acquisition of chemical and biochemical knowledge and skills, he or she will develop a mindset and a mental elasticity that can enable them to easily understand biological and pharmacological questions, as well as interact with experts in these areas.

Modalità di verifica delle conoscenze

Durante l'esame orale lo studente deve essere in grado di dimostrare, in modo appropriato e puntuale, le conoscenze acquisite sulla base del materiale fornito e spiegato in aula. 

Metodo:

  • Esame finale orale
Assessment criteria of knowledge

During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the matter thoughtfully and properly.

Methods:

  • Final oral exam

 

Capacità

Al termine della parte di corso relativa alle sostanze organiche naturali, lo studente saprà individuare il tipo di trasformazione chimica coinvolta nella biosintesi di alcune classi di prodotti naturali, anche sulla base delle caratteristiche strutturali dei prodotti stessi.

Skills

The course provides the necessary tools to understand the chemical processes involved in the biosynthetic pathways  and the way they are put together by living organisms.

Modalità di verifica delle capacità

Le capacità acquisite verranno verificate durante lo svolgimento dell’esame.

Assessment criteria of skills

Final oral examination.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire la sensibilità a comprendere come la chimica organica fornisca un’ importante e pratica chiave di lettura per lo studio della formazione dei principi attivi naturali.

Behaviors

The student will be able to predict how and why intermediates might be elaborated and transformed. The information should be reduced to a concept that can be deduced, rather than remembered.

Modalità di verifica dei comportamenti

I comportamenti acquisiti verranno verificati durante la prova d’esame.  

Assessment criteria of behaviors

In the final oral exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the whole course material and to organize effective and correct replies.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Propedeuticità obbligatoria: Chimica Organica.

Prerequisites

Students attending the course must have given the Organic Chemistry I and II exams.

Indicazioni metodologiche

Il corso si svolge mediante lezioni teoriche frontali con proiezione di slides e spiegazioni alla lavagna relative ai principali argomenti discussi.

Teaching methods

The course consists in the explanation of the fundamental chemical principles of the biosynthetic pathways and in the individuation of the relationships between the diverse structures encountered in nature using power point slides and whiteboard.

Learning activities:

  • attending lectures
  • individual study

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Chimica Farmaceutica

La chimica farmaceutica. I target biologici dei farmaci: enzimi e recettori. Inibizione enzimatica. Affinità e attività intrinseca di un farmaco. Definizione di agonista, agonista parziale e antagonista.Il farmaco: progettazione, ottimizzazione e sviluppo. Relazioni struttura-attività (SAR). Vie di somministrazione.

Anestetici locali (AL).  Il dolore. Sistema algico. Anestetici locali: generalità. Meccanismo d'azione. Cocaina. Estrazione della cocaina. Relazioni struttura-attività. Benzocaina. Procaina, Lidocaina, Articaina. Effetti tossici degli AL.

Analgesici Oppioidi. Introduzione. Sistema algico. Alcaloidi dell'oppio: estrazione. Morfina: struttura, effetti farmacologici, somministrazione, meccanismo d'azione. Recettori oppioidi. Peptidi oppioidi, SAR e loro modello d'interazione con il recettore mu. Modello di interazione della Morfina con il recettore mu. Tolleranza, dipendenza, abuso e sindrome di astinenza. SAR Morfina. Codeina, Modifiche strutturali Morfina. Semplificazioni strutturali Morfina. Morfinani: Levorfanolo. Benzomorfani: Fenazocina. Arilpiperidine: Meperidina. Arilpropilammine: Metadone. Fentanile. Derivati oripavinici: Buprenorfina. Anti-diarroici: Loperamide. Antagonisti oppioidi: Naltrexone. Terapia overdose da eroina. Tramadolo e Tapentadolo.

Farmaci Antinfiammatori non steroidei (FANS). Introduzione. Infiammazione. Cascata dell'acido arachidonico. Effetti delle prostaglandine. COX-1 e COX-2. FANS: meccanismo d'azione ed effetti farmacologici. Classificazione chimica dei FANS. Acido salicilico, acido acetilsalicilico e suo meccanismo irreversibile di inibizione della COX. Diflunisal, Paracetamolo, Diclofenac, Indometacina (SAR), Ibuprofene, Naprossene, Ketoprofene, Ketorolac, Piroxicam, Nimesulide. Cox-2 selettivi: introduzione. Celecoxib e Rofecoxib.

Ipnotici e sedativi. Introduzione. Melatonina. Recettori della Melatonina. Ramelteon. GABA e suo complesso recettoriale GABA-A. Benzodiazepine: struttura generale, meccanismo d'azione, SAR e metabolismo. Classificazione Benzodiazepine in base alla durata d'azione. Diazepam, Triazolam e Ossazepam.

Psicofarmaci. Introduzione. Schizofrenia: sintomi positive e negativi. Ipotesi dopaminergica. Antipsicotici classici triciclici. Derivati fenotiazinici: SAR, Clorpromazina. Derivati tioxantenici: Clorprotissene. Butirrofenoni: SAR, Aloperidolo. Effetti collatrerali antipsicotici classici.

Farmaci che stimolano il SNC. Analettici e psicoanalettici. Analettici: proprietà farmacologiche. Caffeina, Teofillina e Teobromina. Antidepressivi. La depressione: generalità. Ipotesi monoamminergica. Antidepressivi: effetti farmacologici, classificazione I e II generazione, meccanismo d'azione. TCA (timolettici): SAR, Amitriptilina, Imipramina. Effetti collaterali. Anti-MAO (timeretici): meccanismo d'azione ed effetti collaterali. Tranilcipromina. SSRIs: meccanismo d'azione, SAR. Fluoxetina e Paroxetina. Effetti collaterali.

Antistaminici. Istamina e tautomeria. Recettori istaminergici: farmacoforo. Antagonisti H1: proprietà farmacologiche. Struttura generale. SAR. Antistaminici di I, II e III generazione. Difenidramina. Oxatomide. Prometazina. Astemizolo. Norastemizolo. Cetirizina.

Farmaci antiulcera. Patologie gastriche. Approcci terapeutici. Antagonisti H2. Cimetidina. Ranitidina. Formula generale. SAR. Inibitori della pompa protonica. Omeprazolo.

Farmaci antipertensivi. Pressione arteriosa. Ipertensione. Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterone. Enzima ACE. Angiotensina II: effetti sistemici. ACE - Inibitori. Interazioni ACE-Angiotensina I. Captopril. Captopril/ACE: Interazioni di binding. Enalapril. Enalaprilat/ACE: Interazioni di binding. ACE-Inibitori: Relazioni Struttura Attività. Antagonisti Recettoriali Angiotensina II (Sartani).Angiotensina II: Punti Farmacoforici. Sviluppo di Antagonisti Recettore AT-1. Losartan. Sartani: Relazioni Struttura-Attività.

 

 

Chimica dei Principi attivi naturali

Differenze fra metabolismo primario e metabolismo secondario. Esempi di sostanze organiche naturali. Principali building blocks per la costruzione dei metaboliti secondari. AcetilCoA: il building block dei polichetidi. Caratteristiche e reattività dei tioesteri e confronto con gli esteri.  

I polichetidi: chimica della sintesi delle catene polichetometileniche. Formazione del malonilCoA a partire dall'AcetilCoA. Ciclizzazione delle catene lineari. I tetrachetidi e i pincipali modi di ciclizzazione: floracetofenone, acido orsellinico e acido 6-metilsalicilico. 

 Processo di coupling ossidativo dei fenoli in vivo ed in vitro. Radicale fenato, strutture di risonanza e possibilità di accoppiamento. Formazione dell’acido usnico. Metaboliti secondari derivanti dall'acido 6-metil salicilico: acido penicillico e patulina. Tossicità della patulina. Metaboliti secondari derivati dalla ciclizzazione di pentachetidi (isocumarine, diidroisocumarine).

Metaboliti secondari derivati dalla ciclizzazione di pentachetidi: citrina; eptachetidi: griseofulvina; ottachetidi: endocrocina. Starter diversi dall’acetil CoA: cinnamoil CoA. Formazione della naringenina e del resveratrolo.

Starter diversi dall’acetil CoA: esanoil CoA (formazione dei cannabinoidi e delle aflatossine). Tossicità delle aflatossine mediante trasformazione in epossido-aflatossine ed apertura nucleofila a carico di basi del DNA. Metaboliti derivanti da nonachetidi (tetracicline). Sintesi della 7-clorotetraciclina. Amminazione riduttiva: biological pathway e chemical pathway.

Metaboliti derivanti da decachetidi (antracicline), biosintesi dell’aglicone di alcune antracicline. Antibiotici macrociclici (eritromicine), biosintesi dell’Eritromicina A e sua instabilità in ambiente acido. Antibiotici polieterei (Monensina A), biosintesi mediante meccanismo di ciclizzazione a cascata.

Terpeni: classificazione. Individuazione delle reali unità isopreniche biologicamente attive. Formazione dell'acido mevalonico e sua trasformazione in isopentil pirofosfato (IPP). Isomerizzazione dell'IPP a dimetilallil pirofosfato (DMAPP). Formazione dei monoterpeni a partire dalle unita' isoprene attive IPP e DMAPP: biosintesi del geranil pirofosfato (GPP) e dei suo isomeri neril pirofosfato (NPP) e linalil pirofosfato (LPP). Esempi di monoterpeni lineari derivati da GPP, NPP e LPP.

Reattività dei sistemi allilici con buoni LG e formazione dell'alfa terpinil catione per SN2' intramolecolare dall' LPP. Principali elaborazioni dell'alfa terpinil catione. Formazione degli enantiomeri del limonene e conseguenze biologiche. Famiglia dei mentoli. Elaborazioni dell'alfa terpinil catione a sistemi biciclici. Formazione dei pineni, del borneolo e isoborneolo, del fencone, del terpinene e terpineolo,dei fellandreni. Monoterpeni con scheletro irregolare: unione irregolare di DMAPP. Iridoidi.

Via metabolica dell'acido scichimico: formazione del DAHP. Ciclizzazione del DAHP e Formazione dell’Acido Shikimico. Elaborazioni dell’Acido 3-deidroshikimico. Formazione dell’Acido Corismico

Elaborazioni dell’Acido Corismico. Trasformazione dell’Acido Corismico in Acido Prefenico. Trasformazione dell’ Acido Prefenico in L-Phe e L-Tyr. Formazione dell'acido cinnamico e cumarico dalla fenilalanina e tirosina. Metaboliti contenenti Acidi Cinnamici. Fenilpropanoidi (Ar-C3). Formazione delle cumarine dagli acidi cinnamici.

Considerazioni generali sul metabolismo secondario, confronto fra le vie biosintetiche analizzate. L'approccio semisintetico ai metaboliti secondari. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Syllabus

The course aims to give students tools for the understanding and the interpretation, from a chemical point of view, of some important aspects of the secondary metabolism, essential for the life. In particular, after an introduction to the main biosynthetic building blocks and reactions, some important biogenetic pathways will be examined in detail: the acetate pathway, the scikimate pathway and the mevalonate (and methylerythritol phosphate) pathway. Moreover, information will be supplied on the bioactivity, the natural sources and the possible uses of metabolites of greater biological and applicative interest. Emphasis will be given to physiologycally, medicinally or agronomically important natural substances, or their analogues.

Bibliografia e materiale didattico
  • Paul M. Dewick: Chimica, Biosintesi e Bioattivita' delle Sostanze Naturali- Edizione italiana a cura del Prof. E. Fattorusso, Piccin, 2001-ISBN 88-299-1554-8.
  • Materiale didattico a disposizione: Articoli scientifici della letteratura recente e materiale power-point sugli argomenti trattati saranno forniti durante lo svolgimento delle lezioni.
  • Gasco, F. Gualtieri, C. Melchiorre, «CHIMICA FARMACEUTICA», Casa Editrice Ambrosiana
  • W.O.Foye, T.L.Lemke, D.A.Williams, Principi di chimica farmaceutica, Piccin, Padova.
  • Wilson and Gisvold, «CHIMICA FARMACEUTICA», Casa Editrice Ambrosiana
Bibliography
  • Paul M Dewick: Medicinal Natural Products A BiosyntheticApproach  - 2nd Edition, JohnWiley&Sons, Ltd, London, W1P 9HE, UK, 2002. [ISBNs: 0471496405 (Hardback); 0471496413 (paperback); 0470846275 (Electronic)

Further bibliography will be indicated in the above mentioned slides and during lectures.

 

Modalità d'esame

Colloquio orale.

Assessment methods

Final oral examination.

Ultimo aggiornamento 29/07/2022 10:28